不同流場下不銹鋼管輸電塔塔身氣動力特性

  根據不銹鋼管輸電塔塔身高度處的典型節(jié)段截面尺寸，設計制作不同密實度和寬高比的塔身節(jié)段模型及迎風面單片桁架模型.分別在均勻層流場和均勻湍流場下開展高頻測力風洞試驗，獲得迎風面單片桁架體型系數、背風面荷載降低系數和塔身節(jié)段體型系數等氣動力參數.結果表明，高湍流度來流條件會導致單片桁架體型系數的減小以及背風面荷載降低系數的增大，從而導致不銹鋼管塔塔身節(jié)段體型系數較接近.對于單片鋼管桁架體型系數，中國規(guī)范推薦取值總體小于試驗值，且當密實度較小時偏小程度較明顯，建議規(guī)范考慮密實度對單片鋼管桁架體型系數的影響，適當提高單片鋼管桁架體型系數；對于背風面荷載降低系數，中國規(guī)范取值大于試驗值，也大于英國規(guī)范取值，建議中國規(guī)范對鋼管輸電塔背風面荷載降低系數做部分調整。

  目前特高壓、遠距離輸電線路配套保障已經成為中國能源轉型戰(zhàn)略中的關鍵因素.鋼管輸電塔與傳統(tǒng)的角鋼輸電塔相比，具有構件體型系數較小、相同截面積下回轉半徑比更大、構造相對簡單、用鋼量較為節(jié)省等優(yōu)點，因而在目前的輸電線路建設中得到了越來越廣泛的應用。對典型格構式塔架進行高頻天平測力試驗，得到在不同試驗風速下的整體體型系數；測試全塔氣動彈性模型的體型系數；研究2類風場下鋼管塔的整體體型系數，建議對均勻層流場下獲得的體型系數進行修正.以上研究主要側重于輸電塔全塔的整體體型系數.在實際輸電塔結構中，塔身各節(jié)段的密實度（即塔架迎風面構件的投影面積與塔架輪廓面積的比值）存在較大變化，從而會導致背風面桿件所受到的尾流干擾等發(fā)生較大變化，因此有必要對輸電塔塔身節(jié)段氣動力特性進行深入研究。對角鋼輸電塔節(jié)段模型進行同步測壓試驗，得到體型系數沿桿件展長的分布規(guī)律；對格構式塔架塔身節(jié)段進行高頻天平測力試驗；研究不銹鋼管輸電塔體型系數沿輸電塔高度方向的變化，認為輸電塔各節(jié)段體型系數存在差異，呈現隨高度增加而逐漸減小的趨勢，但并未討論密實度對各節(jié)段體型系數的影響；對不同密實度和寬高比的格構式角鋼塔塔身節(jié)段進行測力試驗；在均勻層流場下對不同寬高比的鋼管輸電塔進行風洞試驗，研究不同寬高比對不銹鋼管輸電塔背風面荷載降低系數的影響，但未考慮塔身側面桿件的影響。研究風向角對不銹鋼管輸電塔塔身節(jié)段氣動力系數的影響.目前，探討多參數（密實度、寬高比、雷諾數等）對鋼管輸電塔塔身節(jié)段氣動力影響的研究尚不多見.來流條件同樣會影響節(jié)段模型測力試驗結果。在不同湍流度下對格構式角鋼塔進行測力試驗，認為風場對塔架結構的平均風力系數影響較小。認為湍流度可以減緩橋梁斷面體型系數的雷諾數效應?？偨Y了工程結構雷諾數效應的進展，目前，國內外鋼管輸電塔荷載規(guī)范，考慮了雷諾數對體型系數的影響，但均未討論湍流度的影響.而圓桿構件體型系數對湍流度較為敏感且實際風環(huán)境具有較大的湍流度，湍流度的影響不容忽視.此外，對比國內外規(guī)范可知，中國規(guī)范[14]對于單片鋼管桁架體型系數的建議取值與國外規(guī)范，的建議取值較接近，而背風面荷載降低系數和塔身節(jié)段體型系數的建議取值均存在一定偏差，取值的合理性與準確性有待進一步檢驗。以不銹鋼管輸電塔塔身的某一典型節(jié)段為研究對象，設計制作不同密實度和寬高比的鋼管塔塔身節(jié)段模型，并設計制作對應密實度的單片迎風面桁架；在均勻層流場和均勻湍流場下對上述剛性模型進行高頻天平測力試驗，獲得迎風面單片桁架體型系數、背風面荷載降低系數和塔身節(jié)段體型系數等氣動力參數；與國內外鋼管輸電塔設計規(guī)范進行對比，提出氣動力參數的建議取值；此外對湍流作用下鋼管輸電塔氣動力的影響機制進行深入研究。